JPH04219005A - 広帯域信号増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【技術分野】本発明は少なくとも部分的極−零補償（ｐ
ａｒｔｉａｌ　ｐｏｌｅ−ｚｅｒｏ　ｃｏｍｐｅｎｓａ
ｔｉｏｎ）を有する広帯域信号増幅器であって、該広帯
域信号増幅器はフィードバック手段を具えている。 【０００２】 【背景技術】このタイプの広帯域信号増幅器は特願昭第
６３−２６７，３２３号（欧州特許出願第０，３１４，
２１８　号）から既知であり、かつ例えば測定装置、通
信装置、医療装置、高精細度テレビジョン回路、カラー
グラヒック表示デバイスおよび計算機モニタ用の回路に
使用するのに適しており、かつ例えばディジタル装置で
高いサンプリング周波数でサンプルされた信号の増幅用
増幅器回路に適している。 【０００３】既知の広帯域信号増幅器は、特に、低オー
ム性電流入力と、それから出力電圧が導ける出力を有す
るトランスインピーダンス増幅器を具えている。トラン
スインピーダンス増幅器は低オーム性電流入力にネガテ
ィブに電流フィードバックされ、従ってトランスインピ
ーダンス回路の伝達関数の寄生容量により生成された特
定の共振周波数は高い値をとり、帯域幅は増大される。 この広帯域信号増幅器はまたトランスインピーダンス増
幅器の入力に接続されたトランスアドミタンス回路も具
えている。その帯域幅はトランスアドミタンス回路の伝
達関数の１次増大（ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ　ｉｎｃｒ
ｅａｓｅ）によりトランスインピーダンス増幅器の伝達
関数の１次減少を適当に補償することによりさらに増大
される。 【０００４】既知の広帯域信号増幅器の欠点は、電流制
御の使用が一般にＡ級に調整され、かつ消費電力が多い
大電力駆動器を必要とすることであり、一方、Ｂ級の調
整は駆動器に多くの電子素子を必要とする。 【０００５】 【発明の開示】本発明の目的は殆ど電力を消費せず、か
つ最小の量の電子素子を使用しながら約３０から４０Ｍ
Ｈｚ　に信号を増幅できるような広い帯域を有する広帯
域増幅器を与えることである。 【０００６】本発明によると、冒頭の記事に記載された
広帯域信号増幅器は、該広帯域信号増幅器が電流制御入
力（Ｘ）、電圧制御入力（Ｙ）および出力（Ｚ）を有す
る電流運搬器（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ）を
具え、かつここで制御入力（Ｘ，Ｙ）および出力（Ｚ）
において交流電流（ｉ）と交流電圧（ｖ）に対して、電
流伝達関数Ｇと電圧伝達関数Ａによって、 ｉｙ　　　　　　　０　　０　　０　　　　　　ｖｙ　
ｖｘ　　　＝　　Ａ　　０　　０　　・　　ｉｘ　ｉｚ
　　　　　　　０　　Ｇ　　０　　　　　　ｖｚ　なる
関係が実質的に保持され、該広帯域信号増幅器が増幅す
べき信号によって電流制御入力（Ｘ）を制御する電流制
御手段と、増幅すべき信号によって電圧制御入力（Ｙ）
を制御する電圧制御手段を具え、出力（Ｚ）がフィード
バック手段を介して電流制御入力（Ｘ）に連結され、か
つ　　電流制御入力（Ｘ）と、少なくとも部分的極−零
補償用の共通電位点との間に容量性インピーダンスが配
設されていること、を特徴としている。一般に電圧伝達
関数Ａはほぼ１であろう。 【０００７】本発明による広帯域信号増幅器の１つの態
様は電圧制御と電流制御を組み合わせることである。一
方では、ネガティブフィードバックによる電流制御の低
い周波数に対する大きな精度により与えられた利点は維
持される。他方では、電圧制御を用いる制御は非常に簡
単であり、かつ高い周波数に対して電流制御入力（Ｘ）
における十分な電流の発生を簡単に可能とする。電流運
搬器の使用により、関連制御入力において同時に電流−
電圧制御を行うことにより関連制御入力の制御信号に依
存して電流運搬器により供給された出力信号に電流運搬
器が影響する可能性があるという理由で、本発明による
広帯域信号増幅器は簡単である。 【０００８】容量性インピーダンスの目的は入力（Ｘ）
に所要の電流を与えることであり、特に広帯域信号増幅
器の通過帯域の高周波部分に位置している周波数に対し
て入力（Ｙ）から出力（Ｚ）への伝達を可能にすること
である。電圧制御入力（Ｙ）における電圧制御の場合に
は、関連電圧ｖｙ　は電流運搬器によってＸ入力におけ
る電圧ｖｘ　に複製（ｃｏｐｙ）され、容量性インピー
ダンスを与えられた該電圧ｖｘ　はＸ入力に（電流制御
手段により供給すべき電流と共に）特定の電流を流し、
最終電流ｉｘ　を生成し、この電流ｉｘ　はＧを乗算さ
れて、出力電流ｉｚ　が寄生負荷容量Ｃｐａｒ　に流れ
るようにする。 【０００９】この容量性インピーダンスは広帯域信号増
幅器の通過帯域の低周波部分に位置している周波数に実
質的に何の影響も有していない。広帯域信号増幅器の伝
達特性に位置している極（ｐｏｌｅ）は、電圧制御入力
（Ｙ）から出力（Ｚ）への伝達に関する容量性インピー
ダンスのためにこの特性中の零（ｚｅｒｏ）によって補
償でき、従って高い周波数まで実質的に平坦な広帯域信
号増幅器通過帯域が可能である。広帯域信号増幅器の最
大帯域幅は周波数依存電流伝達関数Ｇの極によって決定
されることが見いだされている。しかし、この極は３０
から４０ＭＨｚ　の程度の高周波にある。 【００１０】容量性インピーダンスの値の調整により、
広帯域信号増幅器の伝達関数の零の周波数は極−零補償
が実現できるように簡単に影響できる。さらに、容量に
影響することにより、ステップ応答、特に時間的に見て
その最後の部分が影響される。容量性インピーダンスに
対するキャパシタの使用の利点は、キャパシタを介して
電流制御入力（Ｘ）に供給すべき最大電流が制限されな
いことである。このことは単位時間当たりの所望の大電
圧ステップが出力で可能であるという利点を有している
。 【００１１】本発明による広帯域信号増幅器の非常に簡
単な実施例は、電流運搬器が、そのエミッタが電流制御
入力（Ｘ）を構成し、ベースが電圧制御入力（Ｙ）を構
成し、かつコレクタが電流運搬器の出力（Ｚ）を構成し
ているトランジスタであることを特徴としている。 【００１２】電流伝達関数Ｇの絶対値が１より小さいこ
の実施例は１つのトランジスタのみを具えている。関連
トランジスタの電流増幅率の値を与えると、Ｇは約０．
９８になるであろう。 【００１３】本発明による広帯域信号増幅器の別の実施
例は、電流伝達関数Ｇが１より大きいかあるいはそれに
等しいことを特徴としている。 【００１４】本発明による広帯域信号増幅器のこの実施
例の利点は、電流運搬器が部分的に電流増幅器として機
能し、従って電流制御入力における電流が電流運搬器の
出力電流よりも小さく、それはその電力消費を減少する
ことである。 【００１５】本発明による広帯域信号増幅器の第３の実
施例は、フィードバック手段がＤＣフィードバック手段
を具えることを特徴としている。 【００１６】本発明による広帯域信号増幅器のこの第３
の実施例の利点は、ＤＣフィードバックの使用とＤＣフ
ィードバックの大きさの影響は広帯域信号増幅器の通過
帯域の低周波部分で起こる信号の増幅度に影響でき、広
帯域信号増幅器の通過帯域の高周波部分の信号の増幅度
に影響を持たないことである。さらに、特に広帯域信号
増幅器の伝達関数で極が起こる周波数値はＤＣネガティ
ブフィードバックの値により影響できる。 【００１７】本発明による広帯域信号増幅器の第４の実
施例は、フィードバック手段が例えばＤＣネガティブフ
ィードバック手段に並列に配設されたキャパシタのよう
なＡＣフィードバック手段を付加的に具えることを特徴
としている。フィードバックされた広帯域信号増幅器の
安定度はこのキャパシタの容量値の選択により最適化で
きる。 【００１８】本発明による広帯域信号増幅器の第５の実
施例は、電圧制御入力（Ｙ）が制御電極を持つ少なくと
も１つの半導体素子により実現された電圧制御手段の主
電流路の１つの側、および抵抗器を介して電力供給点に
連結され、かつ電流制御入力（Ｘ）が制御電極を持つ少
なくとも１つの半導体素子により実現された電流制御手
段の主電流路の１つの側に連結され、ＤＣ源の１つの側
に接続されている抵抗手段を介して主電流路の別の側が
相互接続され、上記のＤＣ源は共通電位点に接続された
別の側を有し、かつ電流制御手段の半導体素子と、電圧
制御手段の半導体素子の２つの電極の少なくとも１つが
広帯域信号増幅器の入力端子に連結されていること、を
特徴としている。 【００１９】本発明による広帯域信号増幅器のこの第５
の実施例は、電流運搬器と共通電位点との間の接続のみ
が連結主電流路を介して延在し、従って、一方では制御
入力の制御が簡単であり、他方では共通電源電位の相互
に異なる値により広帯域信号増幅器の出力の制御が簡単
であるという利点を有している。 【００２０】抵抗器は電流・電圧制御手段のＤＣ動作点
に影響し、かつ通過帯域の高い部分の増幅率に影響する
ことを可能にする。さらに、この抵抗器の瞬時短絡回路
（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ　ｓｈｏｒｔ−ｃｉｒｃ
ｕｉｔ　）は広帯域信号増幅器の過負荷を伴う増大した
電力消費を制限する可能性を与え、これは広帯域信号増
幅器の通過帯域の低い部分の増幅度に影響しない。増幅
器がテレビジョン受信機に使用される場合、いわゆる暗
電流安定度（ｄａｒｋ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｔａｂｉｌ
ｉｚａｔｉｏｎ）は影響されない。 【００２１】これらの抵抗手段によって、フィードバッ
クされた広帯域信号増幅器の全増幅度は増幅器の帯域幅
を全体として影響することなく簡単に影響できる。この
可能性はいわゆる白色点較正（ｗｈｉｔｅ　ｐｏｉｎｔ
　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　）に影響する較正目的に特
に重要である。 【００２２】本発明による広帯域信号増幅器の第６の実
施例は、広帯域信号増幅器が、その入力が電流運搬器の
出力に連結され、かつその出力がフィードバック手段に
連結されているバッファ増幅器を具えることを特徴とし
ている。バッファ増幅器が負荷されると、電流運搬器の
出力における負荷はある程度制限され、従って電流運搬
器の負荷は減少される。これは特にフィードバック手段
の電流に適用され、この電流はバッファ増幅器の出力に
より供給されるが、しかしそれはまた例えば画像表示管
により出力から導かれた容量性負荷電流に適用される。 バッファ増幅器はまたそのような画像表示管により取り
出されるビーム電流の簡単な測定の可能性を与える。 【００２３】本発明による広帯域信号増幅器の第７の実
施例は、電流運搬器の出力が電流ソーシング出力（ｃｕ
ｒｒｅｎｔ　ｓｏｕｒｃｉｎｇ　ｏｕｔｐｕｔ）と電流
シンキング出力（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｎｋｉｎｇ　ｏ
ｕｔｐｕｔ）を有し、かつバッファ増幅器が各出力に連
結された対応入力を有し、上記の対応入力がバッファ増
幅器に組み込まれた第１および第２半導体素子の各制御
電極に連結され、一方、第１および第２半導体素子の主
電流路は第３半導体素子を介して相互に直列に配設され
、第３半導体素子の１つの側はフィードバック手段に連
結された出力を構成し、かつ第３半導体素子の別の側は
負荷電流を供給するかあるいは取り出す別の出力を構成
し、第１および第２半導体素子の制御電極が、一方では
１つの主電流路により供給されるかあるいはフィードバ
ック手段により取り出される電流、かつ他方では負荷に
より供給されるかあるいは第２半導体素子により取り出
されるビーム電流が第３半導体素子を用いてお互いに分
離されるようなやり方で調整され、かつ第２半導体素子
の主電流路の別の側が負荷により供給されたビーム電流
についての情報を与える情報出力に連結されていること
、を特徴としている。 【００２４】この実施例の利点は、フィードバック手段
に供給すべきフィードバック電流が負荷から取り出すべ
き電流を妨害せず、従って正確な情報が負荷によって取
り出された電流についての情報出力に供給され、それは
特に負荷として画像表示管を使用する場合にビーム電流
安定化に関連して非常に重要である。さらに、広帯域信
号増幅器の関連出力は容量性充電電流および放電電流の
双方を供給することができる。この実施例の別の利点は
、それが低い出力インピーダンスを有し、かつ効率的に
機能するよう電気素子の量を最小にすることである。 というのは、画像表示管のビーム電流の測定に要求され
たどんな特殊な能動素子も広帯域信号増幅器で必要でな
いからである。 【００２５】本発明とその利点は添付図面を参照して詳
細に説明され、そこでは類似の素子は同じ参照記号ない
し参照シンボルを有している。 【００２６】 【実施例】図１は広帯域信号増幅器１の詳細な実施例を
示している。この広帯域信号増幅器１は入力端子Ｖｉｎ
と出力端子Ｖｏ　を有している。例えばビデオ信号のよ
うな広帯域信号は端子Ｖｉｎで利用可能であり、該信号
は示されていない別の電子手段により供給されている。 広帯域信号増幅器１は端子Ｖｉｎの入力信号を増幅し、
端子Ｖｏ　に出力信号を供給する。画像表示管が端子Ｖ
ｏ　に接続できるが、それは示されていない。 【００２７】広帯域信号増幅器１は電流運搬器２を具え
、そして所望ならバッファ増幅器３を具えている。電流
運搬器２は（電圧）制御入力４と入力端子５、ならびに
出力端子６を有している。図１に示された実施例では、
広帯域信号増幅器１は出力６を出力端子Ｖｏ　に連結す
るバッファ増幅器３を具えている。しかし、バッファ増
幅器３の使用は出力６が出力端子Ｖｏ　に代案として直
接接続されるという理由で必ずしも必要なものではない
。示された実施例では、電流運搬器２は出力６を有し、
出力６は電流を供給する出力７と電流を取り出す出力８
の組合せとして実現されている（これらの出力はまた「
電流ソーシング」出力と電流シンキング」出力として参
照されている）。今後説明するバッファ増幅器３はこれ
らの出力７と８に対応する入力をもちろん有している。 バッファ増幅器３は出力９を有し、その１つの分枝は端
子１０を介し、かつフィードバック手段１１を介して制
御入力端子５に接続され、その別の分枝は出力端子Ｖｏ
　を構成している。 【００２８】電圧制御手段１２は電圧制御端子４に接続
され、電流制御手段１３は入力端子５に接続されている
。所望なら、電圧制御と電流制御は同時に起こるが、し
かし別々の手段１２と１３によっている。 【００２９】電流運搬器２と同様に、電圧制御手段１２
は電源電圧点、すなわちＶｃｃに接続されている。電圧
制御手段１２は電源電圧Ｖｃｃに接続された抵抗器１４
と、入力端子Ｖｉｎに接続された制御電極１６を有する
半導体素子１５を備えている。半導体素子１５はコレク
タ・エミッタ回路の形をした主電流路を有している。ト
ランジスタとして実現された半導体素子１５のコレクタ
は抵抗器１４と端子４に接続されている。 【００３０】電流制御手段１３は基準電圧源１９に接続
されている制御電極１８を持つ半導体素子１７を具えて
いる。トランジスタとして実現された半導体素子１７は
半導体素子の主電流路を構成するコレクタ・エミッタ回
路を有している。半導体素子１７のコレクタは入力端子
５に接続され、一方、半導体素子１７のエミッタは抵抗
器２０により示されている抵抗手段を介してトランジス
タの形をした半導体素子１５のエミッタに連結されてい
る。半導体素子１５と１７の主電流路の接合点は半導体
素子１７のエミッタの位置で電流源２１に接続され、該
電流源は一般に調整可能な直流電流Ｉｒｅｆ　を供給す
る。電流制御手段１３に組み込まれた２つの電源１９と
２１は電源電圧の共通電位端子Ｖｅｅに接続されている
。 【００３１】所望なら、端子Ｖｉｎは制御電極１８に接
続でき、かつ端子Ｖｉｐは制御電極１６に接続できる。 これは（その動作が今後説明される）広帯域信号増幅器
１の動作に影響しない。 【００３２】図１に示された実施例では、広帯域信号増
幅器１はキャパシタ２３の形をした別の制御手段１２′
を具えている。このキャパシタはその１端が入力端子５
に接続され、その他端が別の電源電圧の端子Ｖｓｓに接
続されている。端子Ｖｄｄはまたこの別の電源電圧の一
部分を形成している。端子Ｖｄｄは所要の電源電圧を電
流運搬器に部分的に供給し、さらに所要の電源電圧をバ
ッファ増幅器３に供給する。 【００３３】示された広帯域信号増幅器１はフィードバ
ック手段１１に組み込まれ、かつ図１の抵抗器２４によ
り示された電流フィードバック手段を具え、また抵抗器
２４に並列に配設されたキャパシタ２５によって示され
たＡＣフィードバック手段を具えている。バッファ増幅
器３は端子Ｉｉｎｆに接続され、この端子Ｉｉｎｆ　は
ダイオード２７と電圧源２８を介して別の電源電圧の端
子Ｖｓｓに接続されている。 【００３４】もし制御入力（Ｘ）に流れる交番電流がｉ
ｘ　により示され、制御入力（Ｘ）における交番電圧が
ｖｘ　により示され、そしてもし制御入力（Ｙ）と出力
（Ｚ）の交番電流と交番電圧がｉｙ　，ｖｙ　，ｉｚ　
，ｖｚ　によってそれぞれ示されるなら、これらの量の
間に以下の関係が与えられる。 ｉｙ　　　　　　　０　　０　　０　　　　　　ｖｙ　
ｖｘ　　　＝　　Ａ　　０　　０　　・　　ｉｘ　ｉｚ
　　　　　　　０　　Ｇ　　０　　　　　　ｖｚ　ここ
でＧは電流伝達関数である。この関係は以下の式で特性
化される。 ｉｙ　＝０，ｖｘ　＝ｖｙ　，ｉｚ　＝Ｇｉｘ　【００
３５】これらの関係は電流運搬器２の動作を特性化する
。これ以上の詳細はビー・ウイルソン（Ｂ．　Ｗｉｌｓ
ｏｎ　）の「エレクトロニクス・アンド・ワイヤレス・
ワールド（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｗｉｒｅ
ｌｅｓｓ　Ｗｏｒｌｄ）」によって発行された２つの論
文から導くことができる。「電流運搬器の使用（Ｕｓｉ
ｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｃｏｎｖｅｙｏｒｓ　）」なる
題目の第１の論文は１９８６年４月号の頁２８−３２に
公開され、「利得帯域幅積の新様式（ＡＮｅｗ　Ｌｏｏ
ｋ　ａｔ　Ｇａｉｎ　Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　Ｐｒｏｄｕ
ｃｔ）」なる題目の第２の論文は１９８７年８月号の頁
８３４　−８３６　に公開された。最初の論文では電流
伝達関数により仮定された値は＋１に制限されている。 【００３６】そのような電流運搬器の非常に簡単な実施
例が図２に示されている。この実施例において、トラン
ジスタ５０は単なる電流運搬器として機能している。そ
のベース５１は（電圧）制御入力（Ｙ）を構成し、かつ
（電圧）制御入力端子４に接続され、それに電圧制御手
段１２が接続されている。トランジスタ５０のエミッタ
５２は電流制御入力（Ｘ）を構成し、かつ電流制御手段
１３とキャパシタ２３の並列回路接続されている。コレ
クタ５３は電流運搬器のＺ出力を構成している。それは
電源電圧Ｖｄｄに接続された抵抗器Ｒ５４を有し、トラ
ンジスタ５０と接続路、および端子６に接続された負荷
との寄生容量の組合せを構成しているキャパシタＣｐａ
ｒ　が接続されている。 【００３７】「電流運搬器」の動作は図３と図４を参照
して詳細に説明されよう。図３はフィードバック抵抗器
Ｒがバッファ増幅器３の出力Ｖ２　と電流運搬器２の入
力端子５の間に配設されている増幅器回路の線図を示し
ている。入力４はアースに接続され、電流源Ｉ１　は入
力端子５と端子Ｖｓｓの間に接続されている。バッファ
増幅器３は、電流ｉｚ　、従って電流ｉｘ　が十分小さ
いことを保証している。図３の線図に対して、Ｖ２　＝
ＲＩ１　が保持されている。この回路は電流制御され、
ネガティブフィードバックされ、それはＤＣ動作と低周
波動作に都合良く影響している。さらに、出力電圧Ｖ２
　は正確に入力電流Ｉ１　に追従している。 【００３８】しかし、図４は電流制御入力５における直
接制御が入力４と端子Ｖｓｓの間に接続された電圧源Ｖ
１　により電圧制御入力４における制御を置き換えてい
る線図を示している。キャパシタＣ２　は入力５と端子
Ｖｓｓの間に接続され、キャパシタＣ１　は出力６と端
子ＶＳＳの間に接続されている。図４の線図では、Ｖ２
　＝Ｇ（Ｃ２　／Ｃ１　）Ｖ１　が保持されている。こ
の回路はフォアワードフィードバックを有しているがネ
ガティブフィードバックは有していない。それ故、ここ
にどんなループ安定問題も起こらず、従って回路は高周
波で好ましい動作を有している。 【００３９】図３の線図の動作が自明であるところでは
、電流運搬器の比較を行うと、以下のことが図４を参照
して注意されるべきである。ここでｖｘ　＝ｖｙ　＝Ｖ
１　が保持されている。このように、印加された電圧Ｖ
１　とキャパシタＣ２　の組合せは、入力Ｘに流れかつ
電流増幅率Ｇにより乗算されて引き続き出力Ｚで複製さ
れる後者（キャパシタＣ２　）に電流を生成するであろ
う。この出力電流はキャパシタＣ１　を通して流れ、従
って電圧Ｖ１　に対応する電圧がこのキャパシタにわた
って生成され、その電圧はそれがバッファ増幅器３によ
り処理された後で電圧Ｖ２　として利用可能となる。図
３および図４に別々に示された線図の動作が説明され、
一方、電流制御と電圧制御のこれらの２つの形態の各々
はその特定の利点を有し、電圧制御は高周波に特に適し
ており、電流制御は低周波に特に適していることに注意
すべきである。 【００４０】これらの利点は図１に示された広帯域信号
増幅器１を使用する場合に組合せることができる。事実
、電圧および電流の同時制御がこの増幅器で起こる。 端子Ｖｉｎから見て、電圧制御は電圧制御手段１２を用
いて実行され、一方、電流運搬器２は入力４における電
圧を入力Ｘに複製し、かつこの複製された電圧はキャパ
シタ２３と共に入力Ｘに電流を生成し、これはＧ倍に乗
算されて、出力６で利用可能となり、さらにＣｐａｒ　
に進む。再び端子Ｖｉｎから見て、電流制御は抵抗器２
０と電流制御手段１３を介して実行され、一方、電圧制
御によりもたらされた入力Ｘへの電流に加えて、入力Ｘ
への電流は電流制御手段１３を用いて直接に影響される
。電圧制御と電流制御のこの組合せは広帯域信号増幅器
１の非常に簡単な回路を導く。さらに、これらの各制御
の別々の利点は図１の回路で完全に維持されている。そ
の結果は、適当な極−零補償を使用する場合にこの組合
された制御が３０ないし４０ＭＨｚ　程度の非常に高い
周波数での増幅を可能にするというものである。これは
今後さらに説明されよう。 【００４１】電流運搬器２の上述の関係に基づいて、図
１の広帯域信号増幅器１の回路にさらに計算が行われ、
それは次の式数１ 【数１】 となる。 【００４２】この関係式で、ｐはラプラスの演算子を表
し、Ｖｉｐ（ｐ）は基準電圧源１９により供給された電
圧であり、Ｃｐａｒ　は電流運搬器２の出力６における
容量性負荷である。Ｃｐａｒ　は数ｐＦから約２０ｐＦ
までのオーダーの容量である。Ｃｐａｒ　は出力６のト
ランジスタ、およびバッファ増幅器３の入力段により生
成される寄生容量を含んでいる。さらに、Ｃｐａｒ　は
結線容量も含んでいる。 さもなければ抵抗器とキャパシタは通常のやり方で示さ
れる。出力電圧Ｖｏ　に基づく電源電圧Ｖｃｃの変動の
影響によって表されたファクタならびにＶｏ　に基づく
Ｉｒｅｆ　の変動の影響を表すファクタはこの関係式に
は組み込まれていない。以下の関係が数２ 【数２】 の電流伝達関数Ｇに一般に保持されていることに注意す
るのは重要である。 【００４３】この表現でＧ０　は零周波数におけるＧの
値を表し、Ｔｇ　はそれ以上でＧの２０ｄＢ／オクター
ブ減衰が観測される時定数である。伝達関数Ｇの極の値
は高周波に位置し、実際には３０ＭＨｚ　よりも高い周
波数に位置している。 【００４４】実際には、ファクタＲ２４／Ｒ２０は電流
制御手段１３による電流制御に関連している。このファ
クタはまた広帯域信号増幅器１のＤＣ動作を決定する。 【００４５】Ｖｏ　（ｐ）に対する上述の表現の分母は
実際には約３ＭＨｚ　である周波数値における１次の極
（ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ　ｐｏｌｅ）を有している。 この表現に存在する２次の極は伝達関数Ｇの極によって
決定される。この極は３０ＭＨｚ　より高い周波数値に
位置している。 【００４６】広帯域信号増幅器１に対する上述の表現の
分子は零を有する。極と零の値をお互いに等しくするこ
とにより、極−零補償が実現され、従って広帯域信号増
幅器１の通過帯域はかなり増大し、かつ３０から４０Ｍ
Ｈｚ　に位置した電流伝達関数Ｇの極によってその上限
に制限されるのみである。 【００４７】上述のファクタを省略し、かつＲ２４＞＞
Ｒ１４およびＣ２３＞＞Ｃ２５と仮定すると、電圧伝達
関数Ｈ（ｐ）に対する上述の関係は数３ 【数３】 のように書ける。 【００４８】以下のことはこの実際的な関係に基づいて
注意できる。 【００４９】（１）　　既に説明したように、零が分子
に認められ、極が分母に認められる。この関係で示され
た異なる成分は極と零がお互いに補償するような値を与
えることができる。実際には、この補償は約３ＭＨｚ　
で起こるであろう。 【００５０】（２）　　最終の帯域幅は主として伝達関
数Ｇの極によって決定される。しかし、既に前に注意し
たように、この極は約３０から４０ＭＨｚ　にある。こ
のように、広帯域信号増幅器１の電圧制御の場合には帯
域幅はまたこれらの高い周波数まで拡大しよう。 【００５１】（３）　　総合増幅度はＲ２０の抵抗値に
よって調整できる。それは例えばいわゆる白色Ｄ較正（
ｗｈｉｔｅ　Ｄ　ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　）に使用で
きる。 【００５２】（４）　　抵抗器Ｒ１４とキャパシタＣ２
３とＣ２５は高周波増幅度を決定するのみである。前述
のこれらの素子の１つは極−零補償の実現に使用できる
。Ｃ２３の調整によって極−零補償を実現することが好
ましい。というのは、Ｒ１４がＤＣ動作点に影響するか
らである。実際には、最適安定度の実現にＣ２５を利用
するのは有利であると見いだされている。というのは、
Ｃ２５の値は高周波フィードバックファクタを決定する
からである。もしＣ２３が調整に適していないなら、ス
テップ応答はいわゆる尾（ｔａｉｌ）を示し、非常に長
く続き、これは望ましくない。 【００５３】（５）　　所与の環境の下で抵抗器Ｒ１４
を短絡する可能性を創成するのは実際に有利であると見
いだされている。これは広帯域信号増幅器１の通過帯域
の低い部分の増幅度を影響することなく帯域幅と電力消
費を制限する。これは電流運搬器がＡＢ級に調整されて
いる事実の結果である。もし多くのより高い周波数成分
を具える信号が長期間広帯域信号増幅器によって処理さ
れるなら、過負荷の保護を実現する際にこの可能性が使
用される。追加の利点は、増幅器がテレビジョンセット
に使用される場合にいわゆる暗電流安定化が影響されな
いということである。 【００５４】（６）　　負荷Ｃｐａｒ　を通る電流は主
として順方向に発生され、Ｃ２３を通る電流から導かれ
る。電流運搬器２の電圧制御入力４の電圧により印加さ
れるＣ２３を通る電流は電流運搬器で複製される。この
場合、所望の負荷電流を供給しようとするだけ多くの電
流がキャパシタＣ２３を通して流れることができる。Ｃ
２３は電流制御入力５に供給できる電流に上限を課すこ
とはない。従って、Ｃ２３の使用は、負荷によって生じ
るスルーレート（ｓｌｅｗ−ｒａｔｅ　）問題を克服す
るように十分な電流が電流運搬器２に供給できることを
保証する。もし負荷が上記の寄生容量により構成され、
そこで２００ｍＡまでのピーク電流が起こり、それが電
流運搬器２の所与の環境の下で出力６から導かれるかあ
るいはそれに供給されるなら、このことは非常に重要で
ある。一例として、広帯域信号増幅器１を約２０ｐＦの
実際の負荷で（これは約２００　ｍＡのピーク出力電流
を要求する）ビデオ増幅器として使用する場合に、１０
ｋＶ／μｓのスルーレートが考慮できる。 【００５５】（７）　　伝達関数Ｇの絶対値が１より大
きいから、従って出力６によって負荷に供給すべき電流
の小さい部分は電流制御入力端子５を通して流れるであ
ろう。実際の場合、Ｇ＝６が保持されると、電流制御入
力５に供給すべき最大ピーク電流は約３３ｍＡになろう
。伝達関数Ｇの絶対値を１より大きくする別の利点は、
電圧Ｖｏ　（ｐ）に基づくＣｐａｒ　の影響はＧが大き
くなると小さくなる（分割係数Ｃｐａｒ　／Ｇもまた小
さい値を有しているから）という上述の関係から直ちに
明白であろうということである。 【００５６】制御手段１２，　１３と電流運搬器２の間
のただ１つの接続は半導体素子１５と１７のコレクタを
介して延在し、一方、各主電流路を通る電流の和は一定
で、Ｉｒｅｆ　に等しい。その結果、一方では制御入力
Ｘ，Ｙで関連入力信号を、他方では出力６で出力信号を
異なる２つのアース電位に関連するのは比較的容易であ
る。図１は電流運搬器２が電源端子Ｖｄｄ，Ｖｃｃ，Ｖ
ｓｓを介して供給されることを示している。制御手段は
Ｖｅｅでアースに接続されている。これまで説明された
ような制御手段１２と１３の配列は、端子Ｖｉｎを介し
て印加される信号の縮小回路（ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｃｉ
ｒｃｕｉｔ）としてのその可能な使用を考慮して別の重
要な利点を有している。 【００５７】図５は図１に組み込まれた広帯域信号増幅
器に使用するバッファ増幅器３の可能な実施例を示して
いる。端子ＶｄｄとＶｓｓの間で、示されたバッファ増
幅器３は制御電極３０を持つ半導体素子２９、ダイオー
ド３１として示された半導体素子、制御電極３３を持つ
半導体素子３２、ダイオード２７および電圧源２８の直
列配列を具えている。抵抗器３４がさらに端子Ｉｉｎｆ
　と端子Ｖｓｓの間に配設されている。半導体素子２９
と３２は図５に既知の態様で示されたトランジスタであ
る。制御電極３０は電流運搬器２の電流ソーシング出力
７に接続されており、接続電極３３は電流運搬器２の電
流シンキング出力８に接続されている。 【００５８】電流は半導体素子２９とダイオード３１の
主電流路を介して、すなわちダイオード３１に直列に配
設されているコレクタ・エミッタ回路を介して負荷Ｃｂ
ｅｌ　に供給される。電流が負荷Ｃｂｅｌ　に供給され
る場合、ダイオード３１は関連電流を通過させる。負荷
Ｃｂｅｌ　から導かれた電流は、半導体素子３２の主電
流路を介して、すなわち半導体素子３２のコレクタ・エ
ミッタ回路を介して、かつ抵抗器３４とダイオード２７
および電源２８を介して端子Ｖｓｓに流れる電流となる
。 【００５９】画像表示管を負荷として使用する場合にこ
の管は端子Ｖｏ　に電流を供給し、この電流はトランジ
スタ３２のコレクタ・エミッタ回路を介して、そして引
き続き抵抗器３４を介して端子Ｉｉｎｆ　に流れること
に注意することは重要である。負荷によるビーム電流の
供給は電流源Ｉｓｔｒ　により象徴的に示されている。 このビーム電流が電子ビーム強度の測度であるという理
由で測定できることは重要である。従って端子Ｉｉｎｆ
　における信号はビーム電流安定化とピーク電流制限の
確立に使用されるビーム電流の大きさについての情報を
与える。 【００６０】所望なら、負荷に余分の正の漏洩電流を供
給する抵抗器３５が出力７と端子Ｖｏ　の間に配設でき
、従って広帯域信号増幅器１はいわゆる含浸Ｉカソード
を有するタイプの画像表示管と協働するのに適している
。 【００６１】フィードバック電流は端子１０を介してフ
ィードバック手段１１に供給され、一方、一般ビーム電
流より大きいこの電流はビーム電流の測定を妨害しない
。図５の電流はフィードバック電流によって端子１０に
対して妨害されることなく端子Ｉｉｎｆ　のビーム電流
を測定する可能性を与える。この目的で、電流ソーシン
グ出力７と電流シンキング出力８の間のＤＣバイアス電
圧は、これらの電圧間の差が３つの接合電圧より小さい
、すなわち約３×０．６　Ｖより小さいようになってい
ることが必要である。というのは、さもなければ、不必
要な静止電流がトランジスタ２９と３２のコレクタ・エ
ミッタ回路とダイオード３１の直列配列を通して流れ始
めるからである。他方、これらの電圧間の差は抵抗器３
５による漏洩電流補償の満足すべき動作に対する１つの
接合電圧より大きくなければならない。この差は２つの
接合電圧、すなわち約２×０．６　Ｖであることが好ま
しい。所望の接合電圧を与えるＤＣ電圧手段２２が出力
７と８の間に配設されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による広帯域信号増幅器の好まし
い実施例を示している。

【図２】図２は図１による広帯域信号増幅器で使用され
る電流運搬器の非常に簡単な実施例を示している。

【図３】図３は図１による広帯域信号増幅器で使用され
た電流運搬器の動作を説明する電流制御の一例を示して
いる。

【図４】図４は図１による広帯域信号増幅器で使用され
た電流運搬器の動作を説明する電圧制御の一例を示して
いる。

【図５】図５は図１による広帯域信号増幅器で使用され
るバッファ増幅器の可能な実施例を示している。

【符号の説明】

１　　広帯域信号増幅器 ２　　電流運搬器 ３　　バッファ増幅器 ４　　（電圧）制御入力端子 ５　　（電流）制御入力端子 ６　　出力（端子） ７　　（電流ソーシング）出力 ８　　（電流シンキング）出力 ９　　出力 １０　　端子 １１　　フィードバック手段 １２　　電圧制御手段 １２′　　制御手段 １３　　電流制御手段 １４　　抵抗器 １５　　半導体素子 １６　　制御電極 １７　　半導体素子 １８　　制御電極 １９　　基準電圧源 ２０　　抵抗器 ２１　　電流源 ２２　　ＤＣ電圧手段 ２３　　キャパシタ ２４　　抵抗器 ２５　　キャパシタ ２７　　ダイオード ２８　　電圧源 ２９　　半導体素子 ３０　　制御電極 ３１　　ダイオード ３２　　半導体素子 ３３　　制御電極 ３４　　抵抗器 ３５　　抵抗器 ５０　　トランジスタ ５１　　ベース ５２　　エミッタ ５３　　コレクタ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも部分的極−零補償を有する
   広帯域信号増幅器であって、該広帯域信号増幅器がフィ
   ードバック手段を具えるものにおいて、該広帯域信号増
   幅器が電流制御入力（Ｘ）、電圧制御入力（Ｙ）および
   出力（Ｚ）を有する電流運搬器を具え、かつここで制御
   入力（Ｘ，Ｙ）および出力（Ｚ）において交流電流（ｉ
   ）と交流電圧（ｖ）に対して、電流伝達関数Ｇと電圧伝
   達関数Ａによって、 ｉｙ　　　　　　　０　　０　　０　　　　　　ｖｙ　
   ｖｘ　　　＝　　Ａ　　０　　０　　・　　ｉｘ　ｉｚ
   　　　　　　　０　　Ｇ　　０　　　　　　ｖｚ　なる
   関係が実質的に保持され、該広帯域信号増幅器が増幅す
   べき信号によって電流制御入力（Ｘ）を制御する電流制
   御手段と、増幅すべき信号によって電圧制御入力（Ｙ）
   を制御する電圧制御手段を具え、出力（Ｚ）がフィード
   バック手段を介して電流制御入力（Ｘ）に連結され、か
   つ電流制御入力（Ｘ）と、少なくとも部分的極−零補償
   用の共通電位点との間に容量性インピーダンスが配設さ
   れていること、を特徴とする広帯域信号増幅器。
2. 【請求項２】　　電流運搬器が、そのエミッタが電流制
   御入力（Ｘ）を構成し、ベースが電圧制御入力（Ｙ）を
   構成し、かつコレクタが電流運搬器の出力（Ｚ）を構成
   しているトランジスタであることを特徴とする請求項１
   に記載の広帯域信号増幅器。
3. 【請求項３】　　電流伝達関数Ｇの絶対値が１より大き
   いかあるいはそれに等しいことを特徴とする請求項１に
   記載の広帯域信号増幅器。
4. 【請求項４】　　フィードバック手段がＤＣフィードバ
   ック手段を具えることを特徴とする請求項１から３のい
   ずれか１つに記載の広帯域信号増幅器。
5. 【請求項５】　　フィードバック手段がＡＣフィードバ
   ック手段を付加的に具えることを特徴とする請求項４に
   記載の広帯域信号増幅器。
6. 【請求項６】　　電圧制御入力（Ｙ）が制御電極を持つ
   少なくとも１つの半導体素子により実現された電圧制御
   手段の主電流路の１つの側、および抵抗器を介して電力
   供給点に連結され、かつ　　電流制御入力（Ｘ）が制御
   電極を持つ少なくとも１つの半導体素子により実現され
   た電流制御手段の主電流路の１つの側に連結され、ＤＣ
   源の１つの側に接続されている抵抗手段を介して主電流
   路の別の側が相互接続され、上記のＤＣ源は共通電位点
   に接続された別の側を有し、かつ電流制御手段の半導体
   素子と、電圧制御手段の半導体素子の２つの制御電極の
   少なくとも１つが広帯域信号増幅器の入力端子に連結さ
   れていること、を特徴とする請求項１から５のいずれか
   １つに記載の広帯域信号増幅器。
7. 【請求項７】　　広帯域信号増幅器が、その入力が電流
   運搬器の出力に連結され、かつその出力がフィードバッ
   ク手段に連結されているバッファ増幅器を具えることを
   特徴とする請求項１に記載の広帯域信号増幅器。
8. 【請求項８】　　電流運搬器の出力が電流ソーシング出
   力と電流シンキング出力を有し、かつバッファ増幅器は
   各出力に連結された対応入力を有し、上記の対応入力が
   バッファ増幅器に組み込まれた第１および第２半導体素
   子の各制御電極に連結され、一方、第１および第２半導
   体素子の主電流路は第３半導体素子を介して相互に直列
   に配設され、第３半導体素子の１つの側はフィードバッ
   ク手段に連結された出力を構成し、かつ第３半導体素子
   の別の側は負荷電流を供給するかあるいは取り出す別の
   出力を構成し、第１および第２半導体素子の制御電極が
   、一方では１つの主電流路により供給されるかあるいは
   フィードバック手段により取り出される電流、かつ他方
   では負荷により供給されるかあるいは第２半導体素子に
   より取り出されるビーム電流が第３半導体素子を用いて
   お互いに分離されるようなやり方で調整され、かつ第２
   半導体素子の主電流路の別の側が負荷により供給された
   ビーム電流についての情報を与える情報出力に連結され
   ていること、を特徴とする請求項７に記載の広帯域信号
   増幅器。